Oamenii de ştiinţă de la institutul Caltech din California vin cu o abordare complet nouă în lupta împotriva cancerului: bacterii modificate genetic şi controlate de sunet, care pot identifica şi distruge celulele canceroase.
De la descoperirea sa, chimioterapia s-a dovedit a fi un instrument valoros în tratarea cancerelor de mai multe tipuri, dar are şi un mare dezavantaj. În afară de uciderea celulelor canceroase, poate omorâ şi celulele sănătoase, cum sunt cele din foliculii de păr, provocând calviţie sau pe cele care căptuşesc stomacul, provocând greaţă, având astfel şi efecte adverse nedorite.
Oamenii de ştiinţă de la Caltech propun o nouă soluţie în lupta împotriva cancerului. Ei au dezvoltat bacterii modificate genetic, controlate cu ajutorul sunetului, care caută şi distrug celulele canceroase.
Într-o nouă lucrare apărută săptămâna trecută în revista Nature Communications, cercetătorii din laboratorul lui Mihail Shapiro, profesor de inginerie chimică şi cercetător la institutului medical Howard Hughes, descriu procesul prin care au dezvoltat o tulpină specială a bacteriilor Escherichia coli (E. coli) care, atunci când este injectată în corpul unui pacient, caută tumorile canceroase şi se infiltrează în ele. Odată ajunse la destinaţie, bacteriile pot fi declanşate, cu ajutorul impulsurilor de ultrasunete, să producă medicamente anticancer.
„Scopul acestei tehnologii este de a profita de capacitatea probioticelor proiectate de a se infiltra în tumori, folosind ultrasunete pentru a le activa şi a elibera medicamente puternice în interiorul tumorii“, a explicat prof. Shapiro.
Punctul de plecare pentru munca cercetătorilor a fost o tulpină de E. coli numită Nissle 1917, care este aprobată pentru utilizare medicală la om. După ce sunt injectate în fluxul sanguin, aceste bacterii se răspândesc în tot corpul. Apoi, sistemul imunitar al pacientului se activează şi le distruge cu excepţia celor care au colonizat tumorile canceroase, care asigură un mediu imunosupresat.
Pentru a transforma bacteriile într-un instrument util pentru tratarea cancerului, oamenii de ştiinţă le-au proiectat să conţină două seturi noi de gene. Un set de gene produce nanoparticule modificate, fragmente minuscule de legare de antigeni, care sunt proteine terapeutice capabile să oprească semnalele pe care le foloseşte o tumoră pentru a preveni un răspuns antitumoral din partea sistemului imunitar. Prezenţa acestor nanoparticule permite sistemului imunitar să atace tumora. Celălalt set de gene acţionează ca un comutator termic şi activează genele care produc nanoparticulele atunci când bacteriile ating o anumită temperatură.
Cu ajutorul celor două seturi de gene, echipa a reuşit să creeze tulpini de bacterii care au produs nanoparticule capabile să suprime tumorile numai atunci când au fost încălzite la o temperatură de declanşare de 42-43 de grade Celsius. Întrucât temperatura normală a corpului uman este de 37 de grade Celsius, bacteriile nu vor produce nanoparticulele antitumorale atunci când sunt injectate în corpul uman, ci se vor dezvolta în interiorul tumorilor până când o sursă exterioară le încălzeşte la temperatura lor de declanşare.
Pentru a încălzi bacteriile din interiorul tumorilor, echipa a folosit ultrasunete focalizate (FUS). Tehnologia FUS este similară cu ultrasunetele utilizate la ecografie, dar are o intensitate mai mare şi este concentrată într-un singur loc. Focalizarea ultrasunetelor într-un singur loc face ca ţesutul din zona respectivă să se încălzească, fără a afecta şi ţesutul care îl înconjoară. Controlând intensitatea ultrasunetelor, cercetătorii au reuşit să ridice temperatura acelui ţesut specific până la punctul dorit.
„Ecografia focalizată ne-a permis să activăm terapia într-un loc specific din interiorul unei tumori. Acest lucru este important, deoarece aceste medicamente puternice, atât de utile în tratamentul tumorii, pot provoca efecte secundare semnificative în alte organe în cazul în care agenţii noştri bacterieni ar putea fi prezenţi“, a explicat Mohamad Abedi, unul dintre conducătorii de proiect, fost doctorand în grupul prof. Shapiro, în prezent bursier postdoctoral la universitatea din Washington.
Pentru a testa dacă tulpina de bacterii a funcţionat aşa cum a fost concepută, echipa de cercetare a injectat celule bacteriene în şoareci de laborator afectaţi de tumori. După ce au aşteptat ca bacteriile să se infiltreze în tumori, cercetătorii au folosit ultrasunete pentru a le încălzi.
Printr-o serie de studii, cercetătorii au descoperit că şoarecii trataţi cu această tulpină de bacterii controlate de ultrasunete au arătat o creştere mult mai lentă a tumorilor faţă de şoarecii trataţi fie doar cu ultrasunete, fie doar cu bacterii sau faţă şoarecii care nu au fost trataţi deloc.
Echipa a constatat însă, că unele tumori la şoarecii trataţi nu s-au micşorat deloc.
„Acesta este un rezultat foarte promiţător, deoarece arată că putem direcţiona terapia potrivită către locul potrivit la momentul potrivit. Dar, ca în cazul oricărei noi tehnologii, există şi câteva lucruri de optimizat, inclusiv adăugarea capacităţii de a vizualiza agenţii bacterieni cu ultrasunete înainte de a-i activa şi direcţionarea mai precisă a stimulilor de încălzire către aceştia“, a mai spus dr. Shapiro.
